一种兼顾能量和功率的复合储能控制方法与流程

一种兼顾能量和功率的复合储能控制方法，属于电工技术领域。

背景技术：

在储能介质中，能量型储能和功率型储能各有优缺点。而锂电池和超级电容分别是这两种储能方式的典型代表，若将两者复合使用，可以实现储能能量的最优化利用。在混合储能光伏发电系统中，有多种连接方式。以母线侧并联方式连接的复合储能光伏发电系统，可以实现超级电容和锂电池的双向电流可控，加以一定的复合储能控制策略能够实现复合储能单元的优化利用。

技术实现要素：

本文提出了一种兼顾能量和功率的复合储能控制方法。该方法用充分利电力电子技术和系统集成技术，通过能量储能元件通过能量储能元件dc/dc变流器与直流母线连接，功率储能元件储能通过功率储能元件dc/dc变流器与直流母线连接，直流母线通过复合储能dc/ac变流器接交流负荷以及/或者交流电网。复合储能控制方法能够实现储能元件双向电流可靠，提高微网并离网转换时间，平滑负荷侧以及电网侧的电压波动，降低微网建设成本，促进微网发展。该方法可以广泛应用于单层和双层结构的微电网系统，应用场景包括：工厂、工业园区、住宅小区、办公楼宇、别墅等。

附图说明：

图1为复合储能的系统框架图

图2复合储能协调控制策略

图3控制流程图

图4复合储能的协调控制分配结果

具体实施方式：

图1为复合储能的系统框架图，其中包括上位机“复合储能控制器”一台，能量储能元件通过能量储能元件dc/dc变流器与直流母线连接，功率储能元件储能通过功率储能元件dc/dc变流器与直流母线连接，直流母线通过复合储能dc/ac变流器接交流负荷，以及/或者交流电网。两台dc/dc和dc/ac共母线。复合储能控制器作为上位机，通过特定通讯与两台dc/dc和dc/ac通讯，通过电量采集模块采集复合储能变流器dc/ac输出的电压和电流值，采集复合储能变流器dc/ac与外部电网公共连接点pcc处开关的状态；并可以接受上级的调度。

1.并网运行

当复合储能系统并网运行时，并网开关闭合，能量储能元件dc/dc变流器做稳压控制，功率储能元件dc/dc变流器接受复合储能控制器的指令以电流或功率控制的方式运行。复合储能dc/ac变流器接受复合储能控制器的指令或按照既定的运行规则以有功/无功电流或功率控制方式工作。

复合储能控制器检测到pcc点开关处于闭合状态时，将逻辑开关置位至“储能功率给定”处。复合储能dc/ac变流器的有功/无功电流或功率控制指令值作为输入值送入一阶低通滤波器，输出的低频部分与原始信号相减后作为功率储能元件dc/dc变流器功率制定值并下发，如图2所示。

在控制策略中，主要考虑功率储能元件的soc和最大充放电功率限制条件，当功率储能元件的soc较低时，调节滤波时间常数tf，让功率储能元件多充少放，其增量由功率储能元件soc偏离50％的程度而定；当功率储能元件的soc较高时，让功率储能元件少充多放，其增量由功率储能元件soc偏离50％的程度而定。当功率储能元件的充放电功率给定值超出最大限制值时，按最大限制值充放电。

2.离网运行

当复合储能系统离网时，并网开关断开，能量储能元件dc/dc变流器做稳压控制，功率储能元件dc/dc变流器接受复合储能控制器的指令以电流或功率控制的方式运行。在此情况下，复合储能控制器检测到pcc点开关处于断开状态时，将逻辑开关置位至“储能功率检测”处，复合储能dc/ac变流器不再从上位机接受功率指令，进行恒压恒频工作，其输出功率的大小由负荷决定。

电量采集模块采集复合储能dc/ac变流器的电压、电流和功率信号，得到复合储能dc/ac变流器的实际输出有功/无功功率值，将该值送入一阶低通滤波器，输出的低频部分与原始信号相减后作为功率储能元件dc/dc变流器功率制定值并下发，如图2所示。

在控制策略中，主要考虑功率储能元件的soc和最大充放电功率限制条件，当功率储能元件的soc较低时，调节滤波时间常数tf，让功率储能元件多充少放，其增量由功率储能元件soc偏离50％的程度而定；当功率储能元件的soc较高时，让功率储能元件少充多放，其增量由功率储能元件soc偏离50％的程度而定。当功率储能元件的充放电功率给定值超出最大限制值时，按最大限制值充放电。

由于功率储能元件循环寿命长、充放电速率快，所以以功率储能元件的soc为基准，并考虑其最大功率限制，进而调节滤波时间常数tf：当功率储能元件soc较小时，让其多充少放；当soc较大时，让其多放少充。即发挥功率储能元件的优势，减少能量储能元件的充放电次数，延长其使用寿命，提高整体储能的技术经济性。其中图3为具体的控制流程图。

实验中，利用plc每5s测取储能变流器的dc/ac功率，通过变时间常数滤波算法后获取能量储能元件和功率储能元件的载荷功率并下发功率储能元件的功率指令，图4为采样时长为3800s的实验结果。从实验结果可以看出，能量储能元件和功率储能元件功率得到了较好的分配，控制策略有效。

技术特征：

技术总结
本文提出了一种兼顾能量和功率的复合储能控制方法。该方法用充分利电力电子技术和系统集成技术，通过能量储能元件通过能量储能元件DC/DC变流器与直流母线连接，功率储能元件储能通过功率储能元件DC/DC变流器与直流母线连接，直流母线通过复合储能DC/AC变流器接交流负荷以及/或者交流电网。复合储能控制方法能够实现储能元件双向电流可靠，提高微网并离网转换时间，平滑负荷侧以及电网侧的电压波动，降低微网建设成本，促进微网发展。该方法可以广泛应用于单层和双层结构的微电网系统，应用场景包括：工厂、工业园区、住宅小区、办公楼宇、别墅等。

技术研发人员：秦毅;廖贵膑
受保护的技术使用者：深圳微网能源管理系统实验室有限公司
技术研发日：2016.12.16
技术公布日：2017.11.03